Page 24 - 《精细化工》2020年 第10期

·1954· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

低了动力学 Volmer 步骤和 Heyrovsky 步骤的活化自
由能，表现出高 HER 活性。

图 15 负载在 NF 上的 FeP/Ni 2 P 纳米粒子的 SEM 图（a，b），
选区电子衍射图（c），HRTEM 图（d） [80]
Fig. 15 SEM images (a, b) of FeP/Ni 2 P nanoparticles supported
on NF, SAED pattern (c) and HRTEM image taken
from the FeP/Ni 2 P catalysts (d) [80]

SONG 等 [81] 通过先在商用 NF 上电沉积多孔镍
微球，然后在 300 ℃的氨气中进行氮化的方法得到具
有丰富 Ni 3N-Ni 界面的催化剂。该催化剂在浓度为
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1 mol/L KOH 溶液中要达到 10 mA/cm 的电流密度

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只需 12 mV 的过电势，而且在 100 mA/cm 的电流
图 14 商用 Pt/C, 合成的 MoS 2 , Co 3 S 4 , NiS 2 , CoNi 2 S 4 以及 密度下的超电势为 64 mV。异质结构催化剂的新体
MoS 2 /Co 3 S 4 , MoS 2 /NiS 2 , MoS 2 /CoNi 2 S 4 催化剂的
LSV 曲线（a）和 Tafel 曲线（b） [79] 系层出不穷，由于可选择组分多样复杂，关于异质
Fig. 14 Polarization curves (a) and corresponding Tafel 结构催化剂组分选择的更为细致的规律还亟待探
curves (b) for commercial Pt/C, bare MoS 2 , Co 3 S 4 , 究，新型的更具有商用潜能的高活性异质结构催化
NiS 2 , CoNi 2 S 4 , and the MoS 2 /Co 3 S 4 , MoS 2 /NiS 2 , 剂还等待着人们更多的探索与发现。
and MoS 2 /CoNi 2 S 4 composite catalysts in 1 mol/L
KOH electrolytes [79]
4 结语与展望
3.4 其他异质结构催化剂
电催化水分解技术是可再生能源循环利用框架
另外，一些由磷化物、氮化物、碳化物等组成的 中的关键一环，开发价格经济且高效耐用的催化剂
异质结构在碱性条件下也表现出优异的 HER 活性。 对实现电能与氢能的大规模转换至关重要。本文着
FANG 等 [80] 通过 CVD 方法将浸入过 Fe(NO 3 ) 3 重从材料设计、合成策略以及电催化性能等方面入
的 NF 磷化制得负载在 NF 上的 FeP/Ni 2 P 纳米颗粒 手，追溯了碱性条件下 HER 异质结构催化剂的发展
催化剂（图 15a、b），可在大电流环境下长时间稳 路径，并总结异质结构催化剂的最新研究进展。可
定工作。如图 15c、d 所示，催化剂表层覆盖在 NF 以发现，现有工作中异质结构催化剂常具有更高的
上的 FeP/Ni 2 P 复合层由 5~30 nm 的 FeP 和 Ni 2 P 纳 固有催化活性，或更多的活性位点，或更快的质量
米颗粒堆叠而成，FeP 和 Ni 2 P 纳米颗粒在催化剂表 转移以及电子转移过程等优势，表现出优异的电催
面分布均匀且具有微观多孔结构，为催化剂表面提 化活性。而这些优异特性又与异质结构对催化剂表
供了丰富的活性位点。催化剂在浓度为 1 mol/L 面电子结构的调控、界面处不同组分的协同作用密
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KOH 溶液中以 10 mA/cm 电流密度析氢所需的过电 不可分。随着纳米技术的不断发展，已开发出一大
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势只用 14 mV，并可在 500 mA/cm 的大电流密度下 类材料体系的异质结构催化剂，其中，有些非贵金
可保持优异的催化活性（40 h 以上）。且该催化剂可 属催化剂甚至取得了在酸性条件下都无法比拟的高
作为双功能催化剂，将该材料同时作为碱性电解槽 催化活性。但研发的催化剂必须满足实际使用要求，
的阴极和阳极，在 1.42 V 的外加电压下即可提供 因此，催化剂需要同时满足以下条件：（1）较小的
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10 mA/cm 的电流密度。 析氢过电势；（2）超过 100 h 的长时间析氢稳定性；